“Signal” tushunchasini turlicha talqin qilish mumkin. Bu kosmosga uzatiladigan kod yoki belgi, axborot tashuvchisi, jismoniy jarayon. Ogohlantirishlarning tabiati va ularning shovqin bilan aloqasi uning dizayniga ta'sir qiladi. Signal spektrlarini bir necha jihatdan tasniflash mumkin, ammo eng asosiylaridan biri ularning vaqt o'tishi bilan o'zgarishi (doimiy va o'zgaruvchan). Ikkinchi asosiy tasnif toifasi - chastotalar. Vaqt domenidagi signallarning turlarini batafsil ko'rib chiqsak, ular orasida: statik, kvazistatik, davriy, takrorlanuvchi, vaqtinchalik, tasodifiy va xaotiklarni ajratib ko'rsatishimiz mumkin. Ushbu signallarning har biri tegishli dizayn qarorlariga ta'sir qilishi mumkin bo'lgan o'ziga xos xususiyatlarga ega.
Signal turlari
Statik, ta'rifiga ko'ra, juda uzoq vaqt davomida o'zgarmaydi. Kvazi-statik doimiy oqim darajasi bilan belgilanadi, shuning uchun u past driftli kuchaytirgich davrlarida ishlov berish kerak. Ushbu turdagi signal radiochastotalarda sodir bo'lmaydi, chunki bu davrlarning ba'zilari barqaror kuchlanish darajasini ishlab chiqarishi mumkin. Masalan, doimiydoimiy amplitudali toʻlqin ogohlantirishi.
“Kvazistatik” atamasi “deyarli oʻzgarmagan” degan maʼnoni anglatadi va shuning uchun uzoq vaqt davomida gʻayrioddiy sekin oʻzgarib turadigan signalga ishora qiladi. U dinamik ogohlantirishlarga qaraganda statik ogohlantirishlarga (doimiy) o‘xshash xususiyatlarga ega.
Davriy signallar
Bular muntazam ravishda takrorlanadiganlar. Davriy to'lqin shakllariga sinus, kvadrat, arra tishlari, uchburchak to'lqinlar va boshqalar kiradi. Davriy to'lqin shaklining tabiati uning vaqt chizig'i bo'ylab bir xil nuqtalarda bir xil ekanligini ko'rsatadi. Boshqacha qilib aytadigan bo'lsak, agar vaqt jadvali to'liq bir davr (T) oldinga siljigan bo'lsa, u holda to'lqin shakli o'zgarishining kuchlanishi, polaritesi va yo'nalishi takrorlanadi. Kuchlanish to'lqin shakli uchun buni quyidagicha ifodalash mumkin: V (t)=V (t + T).
Takrorlanuvchi signallar
Ular tabiatan kvazi-davriydir, shuning uchun ular davriy toʻlqin shakliga biroz oʻxshaydi. Ularning orasidagi asosiy farq f (t) va f (t + T) da signalni solishtirish orqali topiladi, bu erda T - ogohlantirish davri. Davriy ogohlantirishlardan farqli o'laroq, takroriy tovushlarda bu nuqtalar bir xil bo'lmasligi mumkin, ammo ular umumiy to'lqin shakli kabi juda o'xshash bo'ladi. Ko‘rib chiqilayotgan ogohlantirish vaqtinchalik yoki doimiy ko‘rsatkichlarni o‘z ichiga olishi mumkin, ular turlicha.
Oʻtkinchi signallar va impuls signallari
Ikkalasi ham bir martalik tadbirlar yokidavriy, bunda davomiyligi to'lqin shakli davriga nisbatan juda qisqa. Bu degani t1 <<< t2. Agar bu signallar vaqtinchalik bo'lsa, ular RF davrlarida impulslar yoki vaqtinchalik shovqin sifatida ataylab yaratilgan bo'lar edi. Shunday qilib, yuqoridagi ma'lumotlardan xulosa qilishimiz mumkinki, signalning fazaviy spektri doimiy yoki davriy bo'lishi mumkin bo'lgan vaqt o'zgarishini ta'minlaydi.
Furye seriyasi
Barcha uzluksiz davriy signallar asosiy chastotali sinus toʻlqin va chiziqli qoʻshiladigan kosinus harmoniklar toʻplami bilan ifodalanishi mumkin. Bu tebranishlar shish shaklining Furye qatorini o'z ichiga oladi. Elementar sinus to'lqin quyidagi formula bilan tavsiflanadi: v=Vm sin(_t), bu erda:
- v – oniy amplituda.
- Vm - eng yuqori amplituda.
- "_" – burchak chastotasi.
- t – soniyalarda vaqt.
Davr - bir xil hodisalarning takrorlanishi orasidagi vaqt yoki T=2 _ / _=1 / F, bu erda F - sikllardagi chastota.
Toʻlqin shaklini tashkil etuvchi Furye seriyasini, agar berilgan qiymat uning komponent chastotalariga chastota selektiv filtri banki yoki tezkor transform deb ataladigan raqamli signalni qayta ishlash algoritmi orqali ajratilsa, topish mumkin. Noldan qurish usuli ham qo'llanilishi mumkin. Har qanday to'lqin shakli uchun Furye seriyasini quyidagi formula bilan ifodalash mumkin: f(t)=ao/2+_ –1 [a cos(n_t) + b sin(n_t). Qaerda:
- an va bn –komponent og'ishlari.
- n butun son (n=1 asosiy).
Signalning amplitudasi va faza spektri
Ogʻish koeffitsientlari (an va bn) quyidagi yozuv bilan ifodalanadi: f(t)cos(n_t) dt. Bu yerda an=2/T, bn =2/T, f(t)sin(n_t) dt. Faqat ma'lum chastotalar mavjud bo'lganligi sababli, n butun soni bilan aniqlangan fundamental musbat harmonikalar, davriy signalning spektri diskret deb ataladi.
Furye seriyasi ifodasidagi ao / 2 atamasi to'lqin shaklining bitta to'liq tsikli (bir tsikl) bo'yicha f(t) ning o'rtacha qiymatidir. Amalda, bu DC komponentidir. Ko'rib chiqilayotgan to'lqin shakli yarim to'lqinli simmetrik bo'lsa, ya'ni signalning maksimal amplituda spektri noldan yuqori bo'lsa, u t yoki (+ Vm=_–Vm_) ning har bir nuqtasida belgilangan qiymatdan pastroq tepalik og'ishiga teng bo'ladi. u holda DC komponenti yo'q, shuning uchun ao=0.
Toʻlqin shakli simmetriyasi
Furye signallari spektri haqida uning mezonlari, koʻrsatkichlari va oʻzgaruvchilari bilan bogʻliq baʼzi postulatlarni chiqarish mumkin. Yuqoridagi tenglamalardan xulosa qilishimiz mumkinki, harmonika barcha to'lqin shakllarida cheksizgacha tarqaladi. Amaliy tizimlarda cheksiz tarmoqli kengligi ancha kamroq ekanligi aniq. Shuning uchun, bu harmonikalarning ba'zilari elektron davrlarning normal ishlashi bilan olib tashlanadi. Bundan tashqari, ba'zida yuqori bo'lganlar juda muhim bo'lmasligi mumkin, shuning uchun ularni e'tiborsiz qoldirish mumkin. n ortishi bilan a va bn amplituda koeffitsientlari pasayish tendentsiyasiga ega. Bir nuqtada, komponentlar shunchalik kichikki, ularning to'lqin shakliga qo'shgan hissasi ham ahamiyatsizamaliy maqsad yoki imkonsiz. Bu sodir bo'ladigan n qiymati qisman ko'rib chiqilayotgan miqdorning ko'tarilish vaqtiga bog'liq. Ko'tarilish davri to'lqin oxirgi amplitudasining 10% dan 90% gacha ko'tarilishi uchun zarur bo'lgan vaqt sifatida aniqlanadi.
Kvadrat toʻlqin alohida holat, chunki u juda tez koʻtarilish vaqtiga ega. Nazariy jihatdan, u cheksiz sonli harmonikani o'z ichiga oladi, ammo mumkin bo'lganlarning hammasini aniqlash mumkin emas. Masalan, kvadrat to'lqinda faqat toq 3, 5, 7 topiladi. Ba'zi standartlarga ko'ra, kvadrat to'lqinni aniq takrorlash uchun 100 garmonika kerak bo'ladi. Boshqa tadqiqotchilarning taʼkidlashicha, ularga 1000 kerak.
Fourier seriyasi uchun komponentlar
Ma'lum bir to'lqin shaklining ko'rib chiqilayotgan tizimining profilini belgilovchi yana bir omil - bu toq yoki juft sifatida identifikatsiya qilinadigan funksiya. Ikkinchisi, f (t)=f (-t) bo'lgan, birinchisi uchun esa - f (t)=f (-t). Juft funksiyada faqat kosinus harmoniklari mavjud. Shuning uchun sinus amplituda koeffitsientlari bn nolga teng. Xuddi shunday, g'alati funktsiyada faqat sinusoidal harmonikalar mavjud. Shuning uchun kosinus amplitudasi koeffitsientlari nolga teng.
Simmetriya ham, qarama-qarshiliklar ham toʻlqin shaklida bir necha koʻrinishda namoyon boʻlishi mumkin. Bu omillarning barchasi shishish tipidagi Furye seriyasining tabiatiga ta'sir qilishi mumkin. Yoki tenglama nuqtai nazaridan ao atamasi nolga teng emas. DC komponenti signal spektrining assimetriyasi holatidir. Bu ofset oʻzgarmas kuchlanishga ulangan oʻlchov elektroniga jiddiy taʼsir koʻrsatishi mumkin.
Ogʻishlardagi barqarorlik
Nol oʻq simmetriyasi toʻlqinning tayanch nuqtasi asoslangan va amplitudasi nol asosdan yuqori boʻlganda yuzaga keladi. Chiziqlar asosiy chiziq ostidagi og'ishlarga teng yoki (_ + Vm_=_ –Vm_). Shish nol o'qli simmetrik bo'lsa, unda odatda juft harmonikalar bo'lmaydi, faqat toq. Bu holat, masalan, kvadrat to'lqinlarda sodir bo'ladi. Biroq, nol o'qi simmetriyasi faqat sinusoidal va to'rtburchak shishlarda sodir bo'lmaydi, bu ko'rib chiqilayotgan arra tishining qiymatida ko'rsatilgan.
Umumiy qoidadan istisno mavjud. Nosimmetrik shaklda nol o'qi mavjud bo'ladi. Agar juft harmonikalar asosiy sinus to'lqin bilan fazada bo'lsa. Bu holat DC komponentini yaratmaydi va nol o'qning simmetriyasini buzmaydi. Yarim to'lqinli o'zgarmaslik hatto harmonikaning yo'qligini ham anglatadi. Ushbu turdagi o'zgarmaslik bilan to'lqin shakli nol asosiy chiziqdan yuqori bo'ladi va shishning oynadagi tasviridir.
Boshqa yozishmalarning mohiyati
Toʻlqin shakli tomonlarining chap va oʻng yarmi nol oʻqning bir tomonida bir-birining oyna tasviri boʻlsa, chorak simmetriya mavjud. Nol o'qdan yuqorida to'lqin shakli kvadrat to'lqinga o'xshaydi va haqiqatan ham tomonlar bir xil. Bunday holda, juft harmonikalarning to'liq to'plami mavjud va mavjud bo'lgan har qanday g'alatilar asosiy sinusoidal bilan fazada bo'ladi.to'lqin.
Signallarning koʻp impuls spektrlari davr mezoniga javob beradi. Matematik jihatdan aytganda, ular aslida davriydir. Vaqtinchalik ogohlantirishlar Furye seriyalari bilan to'g'ri ifodalanmaydi, lekin signal spektridagi sinus to'lqinlar bilan ifodalanishi mumkin. Farqi shundaki, vaqtinchalik ogohlantirish diskret emas, balki doimiydir. Umumiy formula quyidagicha ifodalanadi: sin x / x. Shuningdek, u takroriy zarba signallari va o'tish shakli uchun ishlatiladi.
Namunaviy signallar
Raqamli kompyuter analog kirish tovushlarini qabul qila olmaydi, lekin bu signalning raqamlashtirilgan tasvirini talab qiladi. Analog-raqamli konvertor kirish kuchlanishini (yoki oqimini) ikkilik so'zga o'zgartiradi. Agar qurilma soat yo'nalishi bo'yicha ishlayotgan bo'lsa yoki asenkron ishga tushirilishi mumkin bo'lsa, u vaqtga qarab signal namunalarining uzluksiz ketma-ketligini oladi. Birlashtirilganda ular asl analog signalni ikkilik shaklda ifodalaydi.
Bu holatda toʻlqin shakli vaqt kuchlanishining uzluksiz funksiyasi, V(t). Signal Fs chastotasi va namuna olish davri T=1/Fs bo'lgan boshqa p(t) signali bilan namuna olinadi va keyinroq qayta tiklanadi. Bu toʻlqin shaklini toʻgʻri ifodalashi mumkin boʻlsa-da, namuna tezligi (Fs) oshirilsa, u yanada aniqlik bilan qayta tiklanadi.
Sinus toʻlqini V (t) puls signali p (t) tomonidan tanlanadi, u bir xil ketma-ketlikdan iboratintervalli tor qiymatlar vaqt ichida ajratilgan T. Keyin signal spektrining chastotasi Fs 1 / T ni tashkil qiladi. Natijada yana bir impuls reaktsiyasi paydo bo'ladi, bu erda amplitudalar asl sinusoidal ogohlantirishning namunali versiyasidir.
Nyquist teoremasiga ko'ra Fs namuna olish chastotasi qo'llaniladigan analog signal V (t) ning Furye spektridagi maksimal chastotadan (Fm) ikki baravar ko'p bo'lishi kerak. Namuna olishdan keyin asl signalni tiklash uchun namuna olingan to'lqin shakli o'tkazish qobiliyatini Fs ga cheklaydigan past o'tish filtridan o'tishi kerak. Amaliy RF tizimlarida ko'plab muhandislar Nyquistning minimal tezligi yaxshi namuna olish shaklini ko'paytirish uchun etarli emasligini aniqlaydilar, shuning uchun tezlikni oshirish kerak. Bundan tashqari, shovqin darajasini keskin kamaytirish uchun baʼzi ortiqcha namuna olish usullari qoʻllaniladi.
Signal spektri analizatori
Namuna olish jarayoni amplitudali modulyatsiya shakliga oʻxshaydi, bunda V(t) doimiy toʻgʻridan-toʻgʻri toʻgʻridan-toʻgʻri Fm gacha boʻlgan spektrli qurilgan ogohlantirish va p(t) tashuvchi chastotasi hisoblanadi. Olingan natija tashuvchining miqdori AM bo'lgan ikki tomonlama yon tasmaga o'xshaydi. Modulyatsiya signallarining spektrlari Fo chastotasi atrofida paydo bo'ladi. Haqiqiy qiymat biroz murakkabroq. Filtrlanmagan AM radio uzatgichi kabi, u nafaqat tashuvchining asosiy chastotasi (Fs) atrofida, balki Fs oralig'ida yuqoriga va pastga joylashgan harmonikalarda ham paydo bo'ladi.
Namuna olish chastotasi Fs ≧ 2Fm tenglamasiga mos keladi deb faraz qilsak, asl javob namunaviy versiyadan tiklanadi,uni o'zgaruvchan kesimli Fc bilan past tebranishli filtrdan o'tkazish. Bunday holda, faqat analog audio spektrini uzatish mumkin.
Fs <2Fm tengsizligida muammo yuzaga keladi. Bu chastota signalining spektri avvalgisiga o'xshashligini anglatadi. Ammo har bir garmonik atrofidagi bo'limlar bir-birining ustiga chiqadi, shuning uchun bitta tizim uchun "-Fm" tebranishning keyingi pastki mintaqasi uchun "+Fm" dan kamroq bo'ladi. Ushbu o'zaro bog'liqlik spektral kengligi past chastotali filtrlash orqali tiklanadigan namunali signalga olib keladi. U Fo sinus to'lqinining dastlabki chastotasini yaratmaydi, lekin (Fs - Fo) ga teng pastroq bo'ladi va to'lqin shaklida olib borilgan ma'lumot yo'qoladi yoki buziladi.
